在iOS内存管理中，在ARC机制中，我们通常使用AutoreleasePool进行内存管理，本篇文章我们主要来分析autoreleasePool的原理。
分析
我们在开发中 使用 @autoreleasepool{}方法将代码运行的对象，交给自动释放池管理，首先我们将以下代码转化为c++函数
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
NSLog(@"%@",obj);
}
return 0;
}
经clang编译后，我们可以看到autoreleasepool的结构为如下结构体
struct __AtAutoreleasePool {
__AtAutoreleasePool() {atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush();}
~__AtAutoreleasePool() {objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);}
void * atautoreleasepoolobj;
};
我们可以看出，在__AtAutoreleasePool的构造方法中调用了objc_autoreleasePoolPush方法，在析构方法中调用了objc_autoreleasePoolPop方法。
AutoreleasePoolPage
我们在源码中找到了objc_autoreleasePoolPush的实现
void *
objc_autoreleasePoolPush(void)
{
return AutoreleasePoolPage::push();
}
·AutoreleasePoolPage是什么呢？
struct AutoreleasePoolPageData
{
magic_t const magic;
__unsafe_unretained id *next;
pthread_t const thread;
AutoreleasePoolPage * const parent;
AutoreleasePoolPage *child;
uint32_t const depth;
uint32_t hiwat;
AutoreleasePoolPageData(__unsafe_unretained id* _next, pthread_t _thread, AutoreleasePoolPage* _parent, uint32_t _depth, uint32_t _hiwat)
: magic(), next(_next), thread(_thread),
parent(_parent), child(nil),
depth(_depth), hiwat(_hiwat)
{
}
};
它继承自AutoreleasePoolPageData，是双向链表结构，其大小为 504 * 8 + 56，一页能存储 504个8字节 的对象
AutoreleasePoolPage.png
-
magic: 用来校验AutoreleasePoolPage的完整性。 -
next: 指向 最新添加到AutoreleasePoolPage的对象，初始化时指向begin -
thread: 与page绑定的线程。 -
parent: 指向上一页，第一页的parent指向nil。 -
child: 指向下一页，最后一页的child指向nil。 -
depth: 代表页的深度，每增加一页，depth 加 1。 -
hiwat: 入栈对象的个数，即添加到该页中对象的数量。
最后一页为 hotPage，其余页为coldPage。
AutoreleasePoolPageData联系.png
autoreleasePoolPush
在 push方法中
void *
objc_autoreleasePoolPush(void)
{
return AutoreleasePoolPage::push();
}
static inline void *push()
{
id *dest;
if (slowpath(DebugPoolAllocation)) {
// Each autorelease pool starts on a new pool page.
dest = autoreleaseNewPage(POOL_BOUNDARY);
} else {
dest = autoreleaseFast(POOL_BOUNDARY);
}
ASSERT(dest == EMPTY_POOL_PLACEHOLDER || *dest == POOL_BOUNDARY);
return dest;
}
static inline id *autoreleaseFast(id obj)
{
AutoreleasePoolPage *page = hotPage();
if (page && !page->full()) {
return page->add(obj);
} else if (page) {
return autoreleaseFullPage(obj, page);
} else {
return autoreleaseNoPage(obj);
}
}
在 autoreleaseFast方法中，实现了向自动释放池添加对象的操作。
那它是如何向 page中添加对象的呢？
1: 首先会根据当前thread的key，获取hotPage。
2 : 如果没有hotPage，说明还没有page。
2.1:创建一个新的 page。
2.2: 将当前page设置为 hotPage。
2.3: 添加一个哨兵对象（边界）。
2.4: 将对象添加到 hot页中。
3: 如果有hotPage，会判断hotPage页是否已满
3.1: 如果满了，会根据child找到最后一页，然后新建一个 poolPage，将新创建的页设置为 hotPage,最后将对象添加到该页中。
3.2: 如果没满，直接将对象添加到hotPage中。
哨兵对象（边界）只有在调用objc_autoreleasePoolPush方法中才会添加。
整体过程如下图所示：
autoreleasePoolPush.png
add
对象是怎样添加到 hotPage中的呢？
id *add(id obj)
{
ASSERT(!full());
unprotect();
id *ret = next; // faster than `return next-1` because of aliasing
*next++ = obj;
protect();
return ret;
}
通过next指针，next指向page页最后一个对象，将新对象添加到最后一个对象的后面。
objc_autoreleasePoolPop
在自动释放池进行释放的时候会调用 objc_autoreleasePoolPop（poolObj）方法。
static inline void
pop(void *token)
{
AutoreleasePoolPage *page;
id *stop;
if (token == (void*)EMPTY_POOL_PLACEHOLDER) {
// Popping the top-level placeholder pool.
page = hotPage();
if (!page) {
// Pool was never used. Clear the placeholder.
return setHotPage(nil);
}
// Pool was used. Pop its contents normally.
// Pool pages remain allocated for re-use as usual.
page = coldPage();
token = page->begin();
} else {
page = pageForPointer(token);
}
stop = (id *)token;
if (*stop != POOL_BOUNDARY) {
if (stop == page->begin() && !page->parent) {
// Start of coldest page may correctly not be POOL_BOUNDARY:
// 1. top-level pool is popped, leaving the cold page in place
// 2. an object is autoreleased with no pool
} else {
// Error. For bincompat purposes this is not
// fatal in executables built with old SDKs.
return badPop(token);
}
}
if (slowpath(PrintPoolHiwat || DebugPoolAllocation || DebugMissingPools)) {
return popPageDebug(token, page, stop);
}
return popPage<false>(token, page, stop);
}
1,如果poolObj不为空，在判断poolobj是不是begin且没有父页，那么该autoreleasepool已没有对象。
2，如果 *poolobjc为哨兵对象（边界），则执行 popPage函数
static void
popPage(void *token, AutoreleasePoolPage *page, id *stop)
{
if (allowDebug && PrintPoolHiwat) printHiwat();
page->releaseUntil(stop);
// memory: delete empty children
if (allowDebug && DebugPoolAllocation && page->empty()) {
// special case: delete everything during page-per-pool debugging
AutoreleasePoolPage *parent = page->parent;
page->kill();
setHotPage(parent);
} else if (allowDebug && DebugMissingPools && page->empty() && !page->parent) {
// special case: delete everything for pop(top)
// when debugging missing autorelease pools
page->kill();
setHotPage(nil);
} else if (page->child) {
// hysteresis: keep one empty child if page is more than half full
if (page->lessThanHalfFull()) {
page->child->kill();
}
else if (page->child->child) {
page->child->child->kill();
}
}
}
void releaseUntil(id *stop)
{
// Not recursive: we don't want to blow out the stack
// if a thread accumulates a stupendous amount of garbage
while (this->next != stop) {
// Restart from hotPage() every time, in case -release
// autoreleased more objects
AutoreleasePoolPage *page = hotPage();
// fixme I think this `while` can be `if`, but I can't prove it
while (page->empty()) {
page = page->parent;
setHotPage(page);
}
page->unprotect();
id obj = *--page->next;
memset((void*)page->next, SCRIBBLE, sizeof(*page->next));
page->protect();
if (obj != POOL_BOUNDARY) {
objc_release(obj);
}
}
setHotPage(this);
#if DEBUG
// we expect any children to be completely empty
for (AutoreleasePoolPage *page = child; page; page = page->child) {
ASSERT(page->empty());
}
#endif
}
我们来着重分析releaseUntil函数，在releaseUntil方法中
- 1，先找到
hotPage。 - 2，操作
next指针，对 obj 执行 objc_release操作，再偏移sizeof(obj)大小找到下一个obj。 - 3，对当前页所有对象release完后，将其
parent页设置为hotpage，重复该过程。
其过程如下图所示：
objc_autoreleasePoolPop.png
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